Estudo do escoamento de pasta de cimento em dutos circulares e anulares concêntricos

Abstract

Na perfuração de poços de petróleo é necessária a cimentação da região anular. Esta região localiza-se entre a formação rochosa e o exterior do duto de revestimento. Neste processo ocorre a circulação de pasta de cimento em regiões circulares, interior da coluna, e regiões anulares, entre a formação rochosa e o exterior do revestimento. O controle da pressão de bombeio depende, dentre vários fatores, da perda de carga causada pelo escoamento da pasta de cimento. A região cimentada confere ao poço resistência mecânica e forma um selo hidráulico, que reduz o influxo de fluidos entre a formação e o revestimento. Neste trabalho, estudou-se a perda de carga no escoamento de pastas de cimento em regiões circulares e anulares concêntricos. Os dados experimentais de perda de carga e vazão, em dutos anulares e circulares, foram determinados em um loop de escoamento, construído na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. A unidade foi construída mantendo-se a similaridade dinâmica com o número de Reynolds e a similaridade geométrica através da relação entre os diâmetros de poços e revestimentos. Dados reológicos foram obtidos em um viscosímetro FANN 35A. Foi possível avaliar equações de diâmetro hidráulico, correlações de fator de atrito, modelos reológicos e ainda caracterizar experimentalmente a transição dos regimes de escoamento. A pasta de cimento foi produzida no tanque de mistura da unidade sendo composta por cimento classe G, água e aditivos (retardador de pega e anti-espumante). Foram avaliados os modelos reológicos da potência, de Bingham e de Herschell-Buckley. Os resultados mostram que a escolha do modelo reológico deve ser um ponto de partida na definição das equações pertinentes ao cálculo da perda de carga, pois uma má modelagem reológica refletiu negativamente na avaliação das correlações de diâmetro hidráulico, fator de atrito e de transição de regimes.